[發明專利]半導體結構及其形成方法

有效

• 申請號: 201110454081.9
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN103187285A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 隋運奇;韓秋華
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28;H01L29/78
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

1.一種半導體結構的形成方法，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底表面上形成有柵極結構，所述柵極結構兩側的所述半導體襯底內具有分別用于形成源極或漏極的摻雜區；以及

在所述柵極結構兩側的所述半導體襯底內形成鍺硅層，所述鍺硅層具有和相對側的所述摻雜區距離最小的頂點，所述頂點與所述柵極結構底面的距離范圍是15納米至30納米，所述鍺硅層的底面的寬度大于等于20納米。

2.如權利要求1所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，形成所述鍺硅層的步驟包括：

在所述柵極結構兩側的所述半導體襯底中形成開口；

在所述開口的底面和側壁形成保護層；

去除位于所述開口底面上的所述保護層，以及位于所述開口正下方的半導體襯底，形成與所述開口貫通的第一凹槽；

刻蝕所述第一凹槽的側壁，形成第二凹槽，所述第二凹槽具有圓弧形的輪廓；

去除位于所述開口側壁上的所述保護層；

刻蝕所述開口和所述第二凹槽的側壁，形成第三凹槽，所述第三凹槽具有和相對側的所述摻雜區距離最小的頂點；以及

在所述第三凹槽內外延生長形成所述鍺硅層。

3.如權利要求2所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，所述開口的深度是5納米至15納米。

4.如權利要求2所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，所述第一凹槽的深度范圍是25納米至30納米。

5.如權利要求2所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，利用等離子刻蝕工藝形成所述第一凹槽，所述等離子刻蝕工藝采用的主刻蝕氣體包括CF₄和HBr，所述等離子刻蝕工藝的具體參數包括：功率范圍是200瓦至400瓦，偏壓范圍是50伏至200伏，溫度范圍是40攝氏度至60攝氏度。

6.如權利要求2所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，形成所述第二凹槽的工藝包括：對所述第一凹槽的側壁進行各向同性刻蝕，所述各向同性刻蝕對所述半導體襯底的刻蝕率相對于對所述保護層的刻蝕率的選擇比大于等于10。

7.如權利要求6所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，所述各向同性刻蝕采用的主刻蝕氣體包括氯氣和氨氣，所述各向同性刻蝕的具體參數包括：功率范圍是100瓦至500瓦，偏壓范圍是0伏至10伏，溫度范圍是40攝氏度至60攝氏度，刻蝕時間范圍是5秒至50秒。

8.如權利要求2所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，所述半導體襯底的晶面指數為(100)。

9.如權利要求8所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，采用各向異性濕法刻蝕形成所述第三凹槽，所述各向異性濕法刻蝕對所述半導體襯底沿(100)和(110)晶面的刻蝕率大于沿(111)晶面的刻蝕率。

10.如權利要求9所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，所述各向異性濕法刻蝕采用TMAH溶液作為刻蝕劑，所述各向異性濕法刻蝕的具體參數包括：溫度范圍是30攝氏度至60攝氏度，刻蝕時間范圍是100秒至300秒。

11.如權利要求2所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，采用等離子刻蝕工藝形成所述開口，所述等離子刻蝕工藝采用的主刻蝕氣體包括HBr，所述等離子刻蝕工藝的具體參數包括：功率范圍是300瓦至500瓦，偏壓范圍是50伏至200伏，溫度范圍是40攝氏度至60攝氏度。

12.如權利要求2所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，采用等離子刻蝕工藝去除位于所述開口底面上的所述保護層，以及位于所述開口正下方的所述半導體襯底，所述等離子刻蝕工藝采用的主刻蝕氣體包括CF₄和HBr，所述等離子刻蝕工藝的具體參數包括：功率范圍是200瓦至400瓦，偏壓范圍是50伏至200伏，溫度范圍是40攝氏度至60攝氏度。

13.如權利要求2所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，所述保護層為氧化硅，在所述開口的側壁和底面形成所述保護層的工藝包括：采用干氧氧化法形成保護層，所述干氧氧化法以氧氣作為氧源，溫度范圍是1000攝氏度至1200攝氏度，氧化時間范圍是10分鐘至20分鐘。

14.如權利要求2所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，所述保護層的厚度范圍是3納米至4納米。